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Le lait et le lactose (Gene Eating n°2)


Published
Revised
May 23, 2020
5 months ago

[GENE EATING n°2] Blessed are the cheesemakers

Chapitre 6 pp. 149-174 

Pour ceux qui n’ont pas la référence du titre :

Giles Yeo commence ce chapitre avec l’histoire de comment il a découvert qu’il était intolérant au lactose, avec un test ADN qu’on lui avait proposé de faire pour une émission télé. Je découvre avec la lecture qu’il y a un compte pour la brume de San Francisco (@KarlTheFog). 

Revenons au lactose. Le lactose est le sucre que l’on trouve principalement dans les produits laitiers. Il s’agit d’un disaccharide, formé d’une molécule de glucose et une molécule de galactose.

Les humains ne peuvent pas absorber le lactose tel quel. Pour l’absorber, l’intestin produit une enzyme, la lactase, qui clive le lactose en glucose et galactose, qui eux sont absorbés par l’intestin.

fr.wikipedia.org/wiki/Lactase 

Bien que l’on parle d’intolérance au lactose, il s’agit en fait d’un terme inapproprié. Tous les juvéniles chez les mammifères boivent du lait pendant l’enfance et deviennent progressivement intolérants au lactose pendant la transition vers l’âge adulte. Ceci est dû à une disparition progressive de l’expression de la lactase dans l’intestin. Ceci résulte en une augmentation du lactose non digéré qui arrive au côlon. Ceci aura pour conséquences :

  1. une diminution de l’absorption d’eau au niveau du côlon (donc des selles peu ou pas solides)
  2. une métabolisation du lactose par les bactéries intestinales du microbiote, ce qui augmente la teneur en gaz dans le côlon, d’où un ballonnement et une augmentation des flatulences. 

Chez les individus intolérants, les symptômes se manifestent environ 30 minutes à 2 heures après l’ingestion de lactose. 

Un premier éclaircissement : l’intolérance au lactose N’EST PAS UNE ALLERGIE. Environ 2 à 3% des enfants peuvent être allergiques au lait, avec des symptômes classiques d’une allergie (rougeurs, inflammation, etc.). Heureusement, dans la plupart des cas, ces allergies disparaissent avec l’âge. Rien à voir avec l’intolérance au lactose.

https://www.jacionline.org/article/S0091-6749(10)01569-1/fulltext

Revenons à l’intolérance au lactose et à ce qui a poussé l’humain à consommer des produits laitiers. La révolution agricole du Néolithique a été accompagnée non seulement par la culture de végétaux, mais également la domestication de grands mammifères. On trouve des traces de domestication des moutons il y a environ 10 500 ans et de chèvres il y a 10 000 ans, autour de la Turquie actuelle.

https://science.sciencemag.org/content/324/5926/532

Le bétail a été domestiqué il y a environ 9000 ans dans le Sahara Oriental.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1365-2052.2010.02038.x

Pendant environ 2000 ans ces animaux ont été domestiqués pour leur viande, leur laine ou leur peau. Mais Giles Yeo nous fait imaginer le Néolithique avec un proto-cowboy (sic) ayant eu un Eurêka en voyant un veau téter sa mère. On estime qu’une vache du Néolithique produisait entre 400 et 600 litres de lait avant le sevrage. Considérant la consommation du veau, ceci laisse environ 150 à 250 litres pour la consommation humaine.

https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstb.2010.0268

Rien à voir donc avec une Holstein actuelle, qui produit environ 10 000 litres de lait par an. Quoi qu’il en soit, un gros problème avec le lait est que, sans une conservation idéale, il devient amer au bout de quelques jours. Ce n’est qu’avec la pasteurisation au début du 20ème siècle que l’on a eu accès à du lait dans les magasins comme aujourd’hui. Donc, pendant la grande majorité de l’existence humaine, il a été impossible de garder le lait pendant une période de temps prolongée. Imaginons qu’un jour le proto-cowboy du Néolithique aurait ramené du lait dans son village, qu’il aurait stocké dans des récipients formés avec des estomacs de vache, qui avaient l’avantage d’être imperméables et quasi indestructibles. L’un de ces récipients aurait été oublié (il s’agit bien sûr d’une fable) pendant quelques jours et redécouvert. Et lorsque le cowboy aurait voulu goûter ce breuvage, il aurait découvert que ça n’avait plus le même goût ni la même consistance. Et comme ceci ne l’a pas empoisonné ni produit de maladie, il a conclu que ça devait être comestible. Ce qu’il aurait ainsi découvert par hasard est la séparation du lait en caillé (solide) et lactosérum (liquide), première étape dans la fabrication du fromage. 

Plusieurs versions de ce mythe existent, en Europe Centrale, Mésopotamie ou Asie Centrale, parfois avec du lait de chèvre et non de vache. La transformation de lait en fromage a été l’une des étapes les plus importantes de la révolution agricole du Néolithique, avec la fabrication du pain et des boissons alcoolisées. Elle a permis de transformer un aliment à faible conservation en un aliment solide, facile à transporter et riche en énergie. 

Le lait est, bien sûr, essentiellement de l’eau. Le processus de fabrication du fromage consiste à enlever de l’eau et garder la graisse et les protéines, ce qui donne un solide qui peut être préservé par une salaison. En règle générale, moins un fromage contient d’eau et plus il sera dur et se conservera longtemps. Pensez donc à un Cantal vieux, avec au moins 8 mois d’affinage. Il aura perdu énormément d’eau.

Cantal vieux (Image Wikimedia Commons)

Le caillé et le lactosérum sont formés quand le lait est légèrement chauffé et qu’on rajoute une « culture starter » de bactéries. La présure est un coagulant du lait extrait de la caillette des ruminants. Il va permettre de coaguler la caséine, protéine majoritaire du lait, pour former le caillé. Les cultures bactériennes fermentent le lactose en acide lactique. Il s’agit aujourd’hui d’un processus contrôlé qui, associé à la quantité d’eau qui est enlevée, la quantité de sel ajouté et les bactéries qui se développent naturellement en fonction du climat, donne à chaque fromage sa spécificité. Les premiers fromages étaient probablement très salés et amers, un peu comme la féta ou le cottage. Probablement par le hasard certains fromages ont apparu à certains endroits, notamment les fromages « bleus » à cause des champignons Penicillium spp.

Fourme d'Ambert (Image Wikimedia Commons)

Dans la fable du cowboy du Néolithique, la présure qui restait dans l’estomac de la vache, ainsi que la chaleur environnante auraient permis la production de caillé et de lactosérum. Cependant, il est possible que le fromage ait été découvert de plusieurs façons indépendamment. Le fromage et le lait ont quasiment la même qualité nutritionnelle, à la grande exception du lactose. Une des conséquences de transformer le lait en fromage est que la majorité du lactose est éliminé, soit converti en lactate, soit dissous dans le lactosérum. Alors que le lait contient environ 5% de lactose, des fromages comme le parmesan ne contiennent que 0,01% de lactose. En règle générale, plus le fromage est dur, moins il contient de lactose (la ricotta contient par exemple 3% de lactose). Le lactosérum, lui, contient jusqu’à 75% de lactose. Le fromage est donc une source de nourriture riche en énergie, facilement transportable, qui peut être digéré en règle générale. 

Une autre façon de conserver le lait a été de le transformer en yaourt. Le yaourt a probablement été découvert par accident comme le fromage il y a environ 7000 ans.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022030217310524

La grosse différence par rapport au fromage est que les composés solides ne sont pas séparés et restent donc à l’état liquide. Pour produire du yaourt, le lait est d’abord chauffé, pour dénaturer les protéines qui ne peuvent donc pas former de caillé. Plus la température de chauffage et la concentration en protéines sont fortes, plus crémeux et épais sera le yaourt. Après que les protéines sont dénaturées, on rajoute une culture bactérienne de Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus et Streptococcus thermophilus. Ces bactéries restent vivantes dans le produit final.

Une conséquence de cette préparation est que le yaourt contient moins de lactose (fermenté en lactate) et est donc plus facilement digestible que le lait. On imagine que, dans des conditions difficiles, le lait frais, issu de vache/chèvre/brebis/chamelle (largement consommé dans les régions désertiques) était une source importante de nutriments. Considérant les symptômes de l’intolérance au lactose (notamment la diarrhée, i.e. perte d’eau) on peut facilement comprendre que la persistance de la lactase à l’âge adulte présentait un avantage sélectif indéniable dans les régions où des ruminants étaient élevés. 

La culture rubanée est la culture néolithique la plus ancienne d’Europe Centrale (environ 7500 ans). Elle doit son nom aux rubans qui décorent les poteries qui la caractérisent.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Culture_ruban%C3%A9e

Les archéologues ont montré que, en plus de la poterie, cette culture a introduit l’élevage du bétail et la production de produits laitiers en Europe.

Pour ce qui suit, on se base essentiellement sur cet article :

https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1000491

Des analyses d’ADN ont montré une mutation qui a émergé dans cette culture, à l’origine de la persistance de la lactase, ce qui a permis aux Européens de boire du lait à l’âge adulte sans tomber malades. Tous les mammifères peuvent boire du lait quand ils sont jeunes. Ceci est dû à l’expression de la lactase dans l’intestin grêle. Cependant, après le sevrage, l’expression de la lactase est graduellement diminuée. Ceci a lieu lorsqu’une autre protéine se lie au promoteur du gène de la lactase et réprime ainsi son expression.

Dans la culture rubanée, on a trouvé une mutation appelée -13,910*T dans le promoteur de la lactase. 

Petit rappel à propos de mutations et sélection. Lorsque notre ADN se duplique, il y a de façon naturelle des mutations qui apparaissent (environ 1 par milliard de bases). Souvent, ces mutations n’ont aucun effet sur l’expression d’un gène (mutation neutre). Rarement, une mutation affecte l’expression d’un gène. Si cet effet est indésirable dans un environnement défavorable, la mutation est « contre-sélectionnée » et ne passe pas au fil des générations. Si, cependant, la mutation a un effet favorable, elle est sélectionnée favorablement, passe à la génération suivante et est intégrée à la population. C’est exactement ce qui est arrivé avec la mutation -13,910*T. Cette mutation empêche la liaison du répresseur au promoteur de la lactase. Ainsi, l’expression du gène persiste à l’âge adulte. Il est difficile de dater l’apparition de cette mutation, mais on sait qu’elle a été apportée en Europe par la culture rubanée. Cette mutation était si avantageuse qu’elle s’est propagée en Europe. Aujourd’hui, la fréquence de la persistance de la lactase varie entre 15 et 54% en Europe du Sud et Orientale, 62% et 86% en Europe Centrale et Occidentale, et plus de 90% dans les populations des Îles Britanniques et Scandinavie. 

Vu que la culture rubanée a introduit la fabrication de produits laitiers en Europe, il n’est pas étonnant que les premières traces de fabrication de fromage soient associées à eux. Les archéologues ont analysé le contenu de fragments de poterie percés de trous de 2-3 mm de diamètre datés de 7500 ans. Les analyses chimiques ont montré qu’il s’agissait de produits laitiers à forte teneur en graisse provenant du caillé.

https://www.nature.com/articles/nature11698

Pendant la fabrication du fromage, l’étape suivant la coagulation du lait est la séparation du lactosérum liquide du caillé solide. Aujourd’hui, ce processus est achevé en utilisant un coton à fromage.

Coton à fromage (image Wikimedia Commons)

Ces pièces de poterie, percées de petits trous, avaient probablement la même fonction. Le fromage contient moins de lactose que le lait. Ces innovations ont donc permis aux populations de profiter des bénéfices nutritionnels du lait sans boire nécessairement du lait.

Pour ceux qui sont intéressés par la génétique, on estime que la propagation de l’allèle -13,910*T ne s’est pas faite à taux constant. Les études suggèrent que, pendant les périodes de nourriture abondante, il y avait d’autres sources d’alimentation (graines, fromage pauvre en lactose) et la sélection était relativement faible. Cependant, pendant des périodes de sécheresse, famine, ou épidémies, le lait représentait un aliment de choix, offrant à la mutation un avantage sélectif. Plusieurs épisodes de sélection pendant plus de 1000 ans ont permis à cette mutation d’être autant représentée. 

La pression de sélection a été si forte que la persistance de la lactase à l’âge adulte est apparue au moins trois fois dans la population humaine de façon indépendante : en Europe (culture rubanée), en Afrique Orientale et chez les Peuls en Afrique Centrale. Par exemple, une des variantes d’Afrique Orientale, appelée -14,010*C, empêche également la répression du promoteur du gène de la lactase. Ainsi, les niveaux de lactase restent élevés chez les populations adultes d’Afrique Orientale. On retrouve ici un exemple parfait d’évolution convergente, où deux populations développent de façon indépendante la même stratégie, avec des mutations génétiques distinctes. 

OK, c’est super de digérer le lactose, mais ça ne concerne que 35% de la population mondiale. 65% de la population mondiale, essentiellement en Asie, est intolérante au lactose. Comment une telle mutation n’est-elle pas arrivée en Asie ? Giles Yeo, d’origine ethnique chinoise, explore le cas de la population chinoise. L’agriculture basée sur le bétail n’est jamais apparue en Chine, ou en Asie Orientale pendant le Néolithique. Les Chinois ont été les premiers à domestiquer le poulet (Gallus domesticus) à partir du coq doré (Gallus gallus).

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1055790305002988

La domestication des poulets a eu lieu il y a environ 10 500 ans dans une région autour du Fleuve Jaune, au même moment où des moutons ou chèvres étaient domestiquées ailleurs. En Chine, la source de protéines animales était donc le poulet, non seulement par la viande, mais également par les œufs qui, comme le fromage, présentent une source riche en protéines facilement transportable. De plus, les poulets ont un cycle de vie plus court que le bétail, ce qui permet de les élever plus rapidement, et de sélectionner des variétés uniquement pour la viande et d’autres uniquement pour les œufs.

Puis, environ 2000 ans après la domestication du poulet, les Chinois ont domestiqué le cochon (Sus crofa) à partir de sangliers sauvages. Le cochon a d’ailleurs été domestiqué deux fois. Une fois en Anatolie (Turquie actuelle) il y a 10 000 ans et une seconde fois en Chine il y a 9 000 ans, dans le site néolithique de Jiahu.

https://www.genetics.org/content/154/4/1785.long

Bien que le porc soit un mammifère, nous ne buvons pas de lait de truie. Il y a plusieurs raisons pour cela. Une vache se laisse facilement approcher lors de la lactation : elle reste debout, donnant accès à ses mamelles. Les chèvres sont un peu moins coopératives mais facilement manœuvrables. Je mets quiconque au défi de convaincre une truie de plusieurs centaines de kilos de lui donner accès à ses mamelles. De plus, le coût d’obtention du lait est largement supérieur au bénéfice obtenu en nourrissant la truie, la laissant accumuler viande et graisses. Bref, l’être humain ne boit que le lait des êtres humains (bien sûr) et celui des ruminants. 

Dernier élément qui explique que la mutation ne soit pas apparue en Chine : le tofu. Une des plantes domestiquées en Chine, en plus du riz, a été le soja. Le soja est une Fabacée, qui présente dans ses racines des nodules lui permettant de fixer le diazote atmosphérique.

Nodosité de légumineuse (image Wikimedia Commons)



Cette fixation du diazote permet non seulement de remplir les besoins en azote de la plante, mais également d’en faire bénéficier les plantes environnantes. Ainsi, le soja est une culture de choix pour les rotations, permettant la fixation d’azote dans le sol. On trouve une trace de la domestication du soja en Chine il y a environ 6000 à 9000 ans. Le soja est très riche en protéines et a une grande versatilité dans ses produits dérivés (tofu, lait de soja, germes fermentés pour faire la sauce soja…). Par exemple, le tofu et la sauce soja contiennent 8% de protéines. Ainsi, c’est une ressource clé dans l’alimentation chinoise depuis le Néolithique. Bref, où les Chinois obtenaient-ils les protéines et les graisses du lait ? Dans le poulet, le porc et le tofu. Dans ces conditions, il n’y a eu aucune pression de sélection pour garder la lactase à l’âge adulte et la grande majorité est aujourd’hui intolérante au lactose. 

On peut évidemment choisir de ne pas manger de fromage ni de produits laitiers pour des raisons éthiques ou de goût, mais le lait est-il mauvais pour la santé ?Il y a quelques années, Arte avait diffusé un reportage sur le lait, disponible ici :



Au cours de ce reportage, de nombreux intervenants estimaient que le lait était toxique, sans avancer aucune étude scientifique (à part « je l’ai vu sur mes patients »). Henri Joyeux, lui aussi a souvent fait des conférences sur les méfaits du lait. Mais où sont les faits ? 

En parcourant la littérature scientifique, on ne trouve pas de preuves concluantes que le lait soit mauvais pour la santé. Il n’est pas spécialement bénéfique, mais n’est pas délétère.

https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10654-017-0243-1

Donc, si vous avez l’adaptation génétique qui vous permet de boire du lait et de manger du fromage, ne vous en privez pas ! Évidemment, si on en mange beaucoup on aura des problèmes, mais ils ne seront pas reliés au fromage, mais à la consommation de graisses en excès. Il n’y a aucun doute que la capacité à digérer le lait à l’âge adulte a permis à l’être humain de survivre dans des périodes où il était exposé à la famine, la sécheresse ou l’épidémie. 


Filipe De Vadder

Chercheur padawan - Du metal et de la science